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课程 DA000028
生成树原理
ISSUE 2.0

DA000028 生成树原理 ISSUE2.0 目 录
目 录
课程说明.....................................................................................................................................1
课程介绍................................................................................................................................... 1
课程目标................................................................................................................................... 1
第 1 章 透明桥接概述...............................................................................................................2
1.1 透明网桥的应用................................................................................................................ 2
1.2 —冗余链和产生的问题 Mac 地址表不稳定........................................................................3
1.3 —冗余链和产生的问题 广播风暴.......................................................................................4
1.4 生成树协议的引入............................................................................................................ 5
第 2 章 STP 协议......................................................................................................................6
2.1 生成树协议基本原理......................................................................................................... 6
2.2 配置消息介绍.................................................................................................................... 7
2.3 配置消息格式.................................................................................................................... 9
2.4 生成树比较..................................................................................................................... 13
2.5 配置消息举例.................................................................................................................. 15
2.6 链路故障处理.................................................................................................................. 17
2.7 临时回路处理.................................................................................................................. 21
2.8 拓扑改变时处理.............................................................................................................. 25
第 3 章 快速生成树协议(RSTP)........................................................................................29
3.1 生成树协议的不足.......................................................................................................... 29
3.2 快速生成树协议的介绍................................................................................................... 30
3.3 STP 与 RSTP 端口角色的比较........................................................................................31
3.4 STP 与 RSTP 状态机的比较........................................................................................... 33
3.5 快速生成树协议改进....................................................................................................... 33
3.6 生成树和快速生成树的比较............................................................................................37
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DA000028 生成树原理 ISSUE2.0
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课程说明
课程介绍
本课程主要介绍 STP(Spanning Tree Protocol)。在以太网中为了避免单点故
障进行链路冗余备份,链路的冗余备份又会导致路径环路,从而产生网络风
暴。STP 协议可应用于环路网络,通过一定的算法阻断某些冗余路径,将环
路网络修剪成无环路的树型网络,从而避免报文在环路网络中的增生和无限
循环。
课程目标
完成本课程的学习后,您应该能够:
掌握路径环路产生的原因
掌握 STP 协议的基本原理
掌握 RSTP 协议的基本原理
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第1章 透明桥接概述
1.1
透明网桥的应用
透明网桥的应用
透明网桥的应用
拓展LAN的能力。
自主动态学习站点的地址信息。
问题:一般的透明网桥不会对转发的报文做任何记号,这样,
如果网络中存在回路,则有可能报文在回路中不断循环转发,
造成网络拥塞。
对于一般的透明网桥来说,通常都具有以下的特点:
拓展 LAN 能力:通过透明网桥的应用,可以使原先只在小范围 LAN 上操作
的站点能够在更大范围的 LAN 环境中工作。
透明网桥能够自主学习站点的地址信息,从而有效控制网络中的数据包
数量。
当网桥的某个端口上收到含有某个源 MAC 地址的数据帧时,它就把该 MAC
地址和接收该数据帧的端口号保存在 MAC 地址表中。MAC 地址表能够指明
该 MAC 地址与透明网桥的哪个端口相连。
当网桥收到一个数据帧时,会查找这张地址表,找到目的 MAC 所对应的端
口。然后分下列三种情况进行处理:
如果目的端口是接收端口,则抛弃这个帧;如果不是接收端口,则从那个端
口转发该帧。
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DA000028 生成树原理 ISSUE2.0
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如果收到的数据帧不能从该表中找到对应目的地址的端口,则要从除收到该
数据之外所有其他端口广播出去。
另外如果网桥收到的是广播帧,也要把该帧从除接收端口以外的所有其他端
口转发出去。
但问题是“透明”网桥毕竟不是路由器,它不会对报文做任何修改的,报文中
不会记录到底经过了几个网桥,如果网络中存在环路,报文有可能在环路中
不断循环和增生,造成网络的拥塞,因而导致了网络中“路径回环”问题的产
生。
1.2
冗余链和产生的问题—
Mac
地址表不稳定
华为机密,未经许可不得扩散 文档密级:内部公开
4
冗余链路产生的问题—Mac地址表不稳定
冗余链路产生的问题—Mac地址表不稳定
LAN 1
LAN 1
LAN 2
LAN 2
Host A
Host A
Mac: 00
Mac: 00
-
-
E0
E0
-
-
FC
FC
-
-
F4
F4
-
-
67
67
-
-
2C
2C
Host B
Host B
Mac: 00
Mac: 00
-
-
E0
E0
-
-
FC
FC
-
-
F4
F4
-
-
45
45
-
-
7D
7D
Mac Address Table
Mac Address Table
Port 1:00
Port 1:00
-
-
E0
E0
-
-
FC
FC
-
-
F4
F4
-
-
67
67
-
-
2C
2C
Mac Address Table
Mac Address Table
Port 1:00
Port 1:00
-
-
E0
E0
-
-
FC
FC
-
-
F4
F4
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-
67
67
-
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2C
2C
X
X
Y
Y
Port 1 Port 1
Port 2Port 2
Port 2:00
Port 2:00
-
-
E0
E0
-
-
FC
FC
-
-
F4
F4
-
-
67
67
-
-
2C
2C
图中是一个由于冗余链路造成交换机 Mac 地址表不稳定的例子。假定 A 站点
还没有发送过任何包,因此网桥 X 和 Y 的地址表中都没有 A 的地址的记录。
当 A 发送了一个数据帧,最初两个网桥都接受了这个数据帧,并记录主机 A
的 Mac 地址对应端口 PORT1 放在各自 MAC 地址表上,并排队等待将这个
包转发到 LAN2 上。根据 LAN 的规则,其中的一个网桥将首先成功的发送帧
到 LAN2 上,假设这个网桥是 X,那么 Y 将会再次接收到这个帧,同时网桥
记录 A 的 MAC 地址对应 PORT2,认为之前的 MAC 条目已经老化并更换新
的 MAC 条目,于是我们可以明显看出在网桥 X 和 Y 的 MAC 地址表上都将会
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